CN103106942B - 可变野准直器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗设备领域中的一种可变野准直器，由圆形外筒（1）和挡块（2）组成，外筒（1）上安装有转动圈（3）；转动圈（3）上固定有凸轮（4），凸轮（4）压住推杆（5）一端，推杆（5）另一端穿过固定在外筒（1）上的支架（6），顶住挡块（2）；支架（6）上采用滑动连接与弹簧组（7）的一端相连，弹簧组（7）的另一端固定在挡块（2）上；挡块（2）的一面开有凹槽（8），侧面有与凹槽（8）吻合的凸缘（9），多个挡块（2）依次通过凹槽（8）和凸缘（9）连接组成挡块环。本发明提出的可变野准直器，克服了现有技术结构相对复杂、内部运动细微结构不明确的缺陷，结构简单，采用一个驱动即可实现方形射野大小的实时改变。
Description
技术领域：
本发明涉及医疗设备领域，具体是一种可变野准直器。
背景技术：
放射治疗是进行肿瘤治疗的重要手段之一。近十几年来，放射治疗技术发生了巨大变化。随着放射治疗技术的发展，智能放射治疗技术是进行放射治疗比较先进和有效的一种手段，如美国Accurary公司的Cyberknife系统，其可变光圈准直器，采用两排六边形准直器空间相错30°，构成一个12边形射野来近似原系统中的圆形射野进行放射治疗，该准直器的结构相对复杂。中国专利ZL200420105154.9提供了一种方形可变射野准直器，但其内部运动细微结构不明确。
发明内容：
本发明的目的是为了克服现有可变野准直器结构相对复杂、内部运动细微结构不明确的缺陷，提供一种结构简单，可以实现方形射野在治疗过程中实时改变射野大小的可变野准直器。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的可变野准直器由圆形外筒（1）和挡块（2）组成，其特征在于外筒（1）上安装有转动圈（3），转动圈（3）与外筒（1）之间为转动副连接，转动圈（3）可在电机驱动下相对外筒（1）正反转动；转动圈（3）上固定有凸轮（4），凸轮（4）压住推杆（5）一端，推杆（5）另一端穿过固定在外筒（1）上的支架（6），顶住挡块（2），并在凸轮（4）的推动作用下驱动挡块（2）径向运动；支架（6）上采用滑动连接与弹簧组（7）的一端相连，弹簧组（7）的另一端固定在挡块（2）上；挡块（2）的一面开有凹槽（8），凹槽一个端口所在的侧面有与凹槽（8）吻合的凸缘（9），多个挡块（2）依次通过凹槽（8）和凸缘（9）连接组成挡块环，挡块环中相邻挡块之间能相对滑动；每个挡块（2）对应一组凸轮（4）、推杆（5）、支架（6）和弹簧组（7）。
上述方案中，所述挡块（2）上的凹槽（8）和凸缘（9）为几何封闭连接的凹槽与凸缘，如T形或燕尾形。
上述方案中，所述挡块（2）上的凹槽（8）和凸缘（9）为几何封闭连接的倒八字凹槽和八字口凸缘，或T形或燕尾形的凹槽与凸缘，挡块（2）端面加厚，以此补偿凹槽厚度并消除挡块间纵向间隙。
上述方案中，所述推杆（5）两端安装有滚子，推杆（5）通过滚子分别与凸轮和挡块相连，使得推杆（5）与凸轮（4）和挡块（2）相对滑动时的滑动摩擦变为滚动摩擦。
上述方案中，所述滚子安装在凸轮（4）或挡块（2）的滚动槽槽中。
上述方案中，所述弹簧组（7）的一端固定在弹簧固定板（10）上，弹簧组（7）的另一端固定在挡块（2）上，弹簧固定板（10）固定在挡块环中相邻挡块（2）与凸缘（9）对立的另一侧上。
上述方案中，所述挡块环为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙（11）互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环中相同位置的挡块（2）对应同一组凸轮（4）、推杆（5）、支架（6）和弹簧组（7）。
上述方案中，所述挡块环和弹簧组（7）为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙（11）互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环和两层弹簧组（7）对应，两层中相同位置的挡块（2）和弹簧组（7）对应同一组凸轮（4）、推杆（5）和支架（6）。
上述方案中，所述挡块环、推杆（5）和弹簧组（7）为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙（11）互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环分别和两层推杆（5）和弹簧组（7）对应，两层中相同位置的挡块（2）、推杆（5）和弹簧组（7）对应同一组凸轮（4）和支架（6）。
上述方案中，所述挡块环、凸轮（4）、推杆（5）和弹簧组（7）为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间的缝隙（11）互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环分别和两层凸轮（4）、推杆（5）和弹簧组（7）对应，两层中相同位置的挡块（2）、凸轮（4）、推杆（5）和弹簧组（7）对应同一支架（6）。
上述方案中，所述挡块环的挡块（2）数量为三个、四个、五个、六个、十二个或二十四个，每个挡块（2）对应一组凸轮（4）、推杆（5）、支架（6）和弹簧组（7）。
本发明的可变野准直器可用在各种高低能同位素放射源和X射线源的放射治疗系统中，特别是用于机器人放射治疗系统。其特点在于采用凸轮推杆机构和弹簧组合的方式实现挡块的张开和合拢，射野的变小通过转动圈转动带动凸轮推杆机构推动挡块合拢而实现，射野的变大通过转动圈反转和拉弹簧的回复作用使挡块张开而实现，因此，只用驱动转动圈正转或反转一个驱动即可实现整个准直器的开口射野在一定范围内（如，60mm×60mm）进行无级变化，变野的速度由凸轮的轮廓和驱动电机共同决定，对于不同靶区进行放射治疗时能够快速自动地进行子射野变换，利于进行各种放射治疗技术(如常规放射治疗技术，立体定向放射治疗技术，调强放射治疗技术)等的执行。采用两层挡块环结构时，由于第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙互相被另一层挡块遮蔽，大大的降低了漏射率，提高了放射治疗的精度。
本发明提出的可变野准直器，克服了现有可变野准直器结构相对复杂、内部运动细微结构不明确的缺陷，结构简单，采用一个驱动即可实现方形射野大小在治疗过程中实时改变。
附图说明：
图1是本发明的示意图。
图2是本发明的挡块示意图。
图3是本发明的弹簧固定板示意图。
图4是本发明的双层挡块环中第一层挡块环示意图。
图5是本发明的双层挡块环中第二层挡块环示意图。
图6是本发明带弹簧固定板的双层挡块环中第一层挡块环示意图。
图7是本发明带弹簧固定板的双层挡块环中第二层挡块环示意图。
图8是本发明六挡块组成挡块环的示意图。
图9是本发明的另一种挡块示意图。
图10是本发明的另一种八字口凸缘与倒八字凹槽挡块示意图。
附图中，各数字的含义为：1：外筒；2：挡块；3：转动圈；4：凸轮；5：推杆；6：支架；7：弹簧组；8：凹槽；9：凸缘；10：弹簧固定板；11：挡块之间的缝隙。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例进一步详述本发明，但本发明不仅限于所述实施例。
实施例一
本例的可变野准直器如图1和图2所示，由圆形外筒1和挡块2组成，其特征在于外筒1上安装有转动圈3，转动圈3与外筒1之间为转动副连接，转动圈3可在电机驱动下相对外筒1正反转动；转动圈3内壁上固定有凸轮4，凸轮4压住推杆5一端，推杆5另一端穿过固定在外筒1上的支架6，顶住挡块2，并在凸轮4的推动作用下驱动挡块2径向运动；支架6上采用滑动连接与弹簧组7的一端相连，弹簧组7的另一端固定在挡块2上，弹簧组7由两个拉簧组成；挡块2用钨铜合金制成，挡块2的一面开有凹槽8，凹槽8一个端口所在的侧面有与凹槽8吻合的凸缘9，凹槽8和凸缘9为T形；四个挡块2依次通过凹槽8和凸缘9连接组成挡块环，挡块环中相邻挡块之间能相对滑动；每个挡块2对应一组凸轮4、推杆5、支架6和弹簧组7。
本例的可变野准直器射野可变的过程为：当电机驱动转动圈3顺时针转动时，会带动固定在转动圈3内壁上的凸轮4转动，推动推杆5，推杆5由于支架6的限制作用只能沿着径向运动，进而推动挡块2径向向心运动，挡块2同时在相邻挡块的径向向心运动驱动下做横向的外伸运动，每个挡块的实际运动为径向向心运动和外伸运动的合成运动，四个挡块沿着各自合成运动方向运动，实现准直器射野的由大变小。当电机驱动转动圈3逆时针转动时，凸轮推杆将没有了驱动力作用，挡块2会在拉弹簧的回复力作用下沿着背离径向的离心方向运动，同时由于相邻挡块的离心运动的驱使，各挡块将会横向内敛；即每个挡块的实际回复运动为离心运动和横向内敛运动的合成，四个挡块沿着各自实际回复运动方向运动，实现准直器射野由小变大。
实施例二
本例的可变野准直器除推杆5两端安装有滚子，推杆5通过滚子分别与凸轮和挡块相连，使得推杆5与凸轮4和挡块2相对滑动时的滑动摩擦变为滚动摩擦外，其余同实施例一。
实施例三
本例的可变野准直器除推杆5两端安装有滚子，滚子安装在凸轮4或挡块2的滚动槽槽中，其余同实施例二。
实施例四
本例的可变野准直器如图3所示，除弹簧组7的一端固定在弹簧固定板10上，弹簧组7的另一端固定在挡块2上，弹簧固定板10固定在挡块环中相邻挡块与凸缘9对立的另一侧上外，其余同实施例二。
这样可去除弹簧组7一端相对于机架的滑动连接，也就消除了因滑动连接带来的摩擦，同时准直器挡块的结构更加紧凑，有利于延长机器的使用寿命。
实施例五
本例的可变野准直器如图4和图5所示，除挡块环为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙11互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环中相同位置的挡块2对应同一组凸轮4、推杆5、支架6和弹簧组7外，其余同实施例二。
实施例六
本例的可变野准直器如图6和图7所示，除挡块环和弹簧组7为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙11互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环和两层弹簧组7对应，两层中相同位置的挡块2和弹簧组7对应同一组凸轮4、推杆5和支架6外，其余同实施例四。
实施例七
本例的可变野准直器除挡块环、推杆5和弹簧组7为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙11互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环分别和两层推杆5和弹簧组7对应，两层中相同位置的挡块2、推杆5和弹簧组7对应同一组凸轮4和支架6外，其余同实施例四。
实施例八
本例的可变野准直器除挡块环、凸轮4、推杆5和弹簧组7为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间的缝隙11互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环分别和两层凸轮4、推杆5和弹簧组7对应，两层中相同位置的挡块2、凸轮4、推杆5和弹簧组7对应同一支架6外，其余同实施例四。
实施例九
本例的可变野准直器除挡块环由三个挡块组成外，其余同实施例二。
实施例十
本例的可变野准直器除挡块环由五个挡块组成外，其余同实施例二。
实施例十一
本例的可变野准直器如图8所示，除挡块环由六个挡块组成外，其余同实施例二。
实施例十二
本例的可变野准直器除挡块环由十二个挡块组成外，其余同实施例二。
实施例十三
本例的可变野准直器除挡块环由二十四个挡块组成外，其余同实施例二。
实施例十四
本例的可变野准直器除挡块2上凸缘9的结构如图9所示外，其余同实施例二。
实施例十五
本例的可变野准直器除挡块2上凹槽8和凸缘9为燕尾形外，其余同实施例二。
实施例十六
本例的可变野准直器除挡块2上凹槽8和凸缘9为燕尾形外，其余同实施例十四。
实施例十七
本例的可变野准直器除如图10所示，挡块2上的凹槽8和凸缘9为几何封闭连接的倒八字凹槽和八字口凸缘，挡块2端面加厚，以此补偿凹槽厚度并消除挡块间纵向间隙外，其余同实施例二。
Claims (6)
1.一种可变野准直器，由圆形外筒（1）和挡块（2）组成，其特征在于外筒（1）上安装有转动圈（3），转动圈（3）与外筒（1）之间为转动副连接，转动圈（3）可在电机驱动下相对外筒（1）正反转动；转动圈（3）上固定有凸轮（4），凸轮（4）压住推杆（5）一端，推杆（5）另一端穿过固定在外筒（1）上的支架（6），顶住挡块（2），并在凸轮（4）的推动作用下驱动挡块（2）径向运动；支架（6）上采用滑动连接与弹簧组（7）的一端相连，或弹簧组（7）的一端固定在弹簧固定板（10）上，弹簧固定板（10）固定在挡块环中相邻挡块（2）与凸缘（9）对立的另一侧上，弹簧组（7）的另一端固定在挡块（2）上；挡块（2）的一面开有凹槽（8），凹槽一个端口所在的侧面有与凹槽（8）吻合的凸缘（9），多个挡块（2）依次通过凹槽（8）和凸缘（9）连接组成挡块环，挡块环中相邻挡块之间能相对滑动；每个挡块（2）对应一组凸轮（4）、推杆（5）、支架（6）和弹簧组（7）；所述挡块（2）上的凹槽（8）和凸缘（9）为几何封闭连接的T形或燕尾形凹槽与凸缘，或倒八字凹槽和八字口凸缘，挡块（2）端面加厚，以此补偿凹槽厚度并消除挡块间纵向间隙；所述推杆（5）两端安装有滚子，推杆（5）通过滚子分别与凸轮和挡块相连，使得推杆（5）与凸轮（4）和挡块（2）相对滑动时的滑动摩擦变为滚动摩擦。
2.根据权利要求1所述的可变野准直器，其特征在于所述滚子安装在凸轮（4）或挡块（2）的滚动槽槽中。
3.根据权利要求1所述的可变野准直器，其特征在于所述挡块环和弹簧组（7）为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙（11）互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环和两层弹簧组（7）对应，两层中相同位置的挡块（2）和弹簧组（7）对应同一组凸轮（4）、推杆（5）和支架（6）。
4.根据权利要求1所述的可变野准直器，其特征在于所述挡块环、推杆（5）和弹簧组（7）为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间连接的缝隙（11）互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环分别和两层推杆（5）和弹簧组（7）对应，两层中相同位置的挡块（2）、推杆（5）和弹簧组（7）对应同一组凸轮（4）和支架（6）。
5.根据权利要求1所述的可变野准直器，其特征在于所述挡块环、凸轮（4）、推杆（5）和弹簧组（7）为两层，第二层挡块环挡块之间的连接次序与第一层挡块环相反，两层挡块环挡块之间的缝隙（11）互相被另一层挡块环遮蔽，两层挡块环分别和两层凸轮（4）、推杆（5）和弹簧组（7）对应，两层中相同位置的挡块（2）、凸轮（4）、推杆（5）和弹簧组（7）对应同一支架（6）。
6.根据权利要求1所述的可变野准直器，其特征在于所述挡块环的挡块（2）数量为三个、四个、五个、六个、十二个或二十四个，每个挡块（2）对应一组凸轮（4）、推杆（5）、支架（6）和弹簧组（7）。
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